JP6778391B2 - Ring rolling method - Google Patents

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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

本発明は、リング圧延方法に関するものである。 The present invention relates to a ring rolling method.

環状のタービンディスク等に用いられる部品は、例えば、Ni基超耐熱合金製の素材をリング圧延機(リングローリングミル、リングミルとも称される)でニアネットシェイプの形状に熱間加工がなされている。
これらのリング圧延機を用いた環状製品の製造方法として、主ロールやマンドレルロールの形状を加工して、ニアネットシェイプのリング圧延材を得る種々の提案がなされている。例えば、特開2013−169563号公報(特許文献1)には、ロール形状、ロールの分割、潤滑油の供給によってリングローリング加工した製品における内部空隙(ボイド)の発生を抑制することができるリングローリング加工方法の発明が提案されている。また、例えば、特開昭64−75134号公報(特許文献2)には、圧延を行なうに際し、マンドレルとの当接面を除くリング材の表面に潤滑材を塗布することで、リング材の回転停止等の圧延不可能な事態を回避可能なリング材製造方法の発明が提案されている。
For the parts used for annular turbine discs, for example, a material made of Ni-based superheat-resistant alloy is hot-processed into a near-net shape by a ring rolling mill (also called a ring rolling mill or ring mill). ..
As a method for producing an annular product using these ring rolling mills, various proposals have been made to obtain a near-net-shaped ring-rolled material by processing the shapes of a main roll and a mandrel roll. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-169563 (Patent Document 1) describes ring rolling that can suppress the generation of internal voids in a product that has been ring-rolled by rolling, dividing the roll, and supplying lubricating oil. Inventions of processing methods have been proposed. Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-75134 (Patent Document 2), when rolling is performed, the ring material is rotated by applying a lubricating material to the surface of the ring material excluding the contact surface with the mandrel. An invention of a ring material manufacturing method capable of avoiding a situation in which rolling is impossible such as stopping has been proposed.

特開2013−169563号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-169563 特開昭64−75134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-75134

前述したように、リング圧延機を用いたリング圧延の際には、潤滑剤の供給によって内部欠陥、外部欠陥及び回転停止等の問題を解決しようとしている。
ところで、最近では、航空機や発電用の部品の大型化が要求されており、その素材も718合金等のNi基超耐熱合金(Fe−Ni基と称されることもある)に代表される難加工性の合金が用いられる。これらの難加工性の合金をリング圧延する場合には、できるだけリング圧延用の圧延素材の温度低下を防止する必要がある。
そうした場合に、特許文献1のようにリング圧延中に潤滑油を供給するのは圧延中のリング圧延用の圧延素材の温度を低下させるおそれがある。また、特許文献2のように、リング圧延用の圧延素材がロールと直に接触することで、圧延中のリング材の温度低下が懸念される。
As described above, in the case of ring rolling using a ring rolling mill, problems such as internal defects, external defects and rotation stoppage are being solved by supplying a lubricant.
By the way, recently, there is a demand for larger parts for aircraft and power generation, and the material is also difficult to be represented by Ni-based super heat-resistant alloys such as 718 alloys (sometimes called Fe-Ni groups). Workable alloys are used. When ring-rolling these difficult-to-process alloys, it is necessary to prevent the temperature of the rolling material for ring rolling from dropping as much as possible.
In such a case, supplying lubricating oil during ring rolling as in Patent Document 1 may lower the temperature of the rolling material for ring rolling during rolling. Further, as in Patent Document 2, there is a concern that the temperature of the ring material during rolling may decrease due to the rolling material for ring rolling coming into direct contact with the roll.

ところで、大型の難加工性の合金を素材としてリング圧延を行う場合には、そのリング圧延用の圧延素材の温度低下を少しでも抑制する必要がある。温度低下の要因としては、加熱炉から圧延素材を搬出し、リング圧延機に取り付けるまでの間、放冷されることによる温度低下や、リング圧延中にロールと直接接触することによる温度低下が挙げられる。このうち、特に圧延素材の温度低下が著しいのは、加熱炉から圧延素材を搬出し、リング圧延機に取り付けるまでの間である。この問題については、前述の特許文献1や2では何等検討がなされていない。
本発明の目的は、リング圧延用の圧延素材の温度低下を抑制しつつ、所望の形状にリング圧延することが可能なリング圧延方法を提供することである。
By the way, when ring rolling is performed using a large, difficult-to-process alloy as a material, it is necessary to suppress a temperature drop of the rolled material for ring rolling as much as possible. The causes of the temperature decrease include the temperature decrease due to the rolling material being carried out from the heating furnace and being allowed to cool until it is attached to the ring rolling mill, and the temperature decrease due to direct contact with the roll during ring rolling. Be done. Of these, the temperature drop of the rolled material is particularly remarkable until the rolled material is taken out from the heating furnace and attached to the ring rolling mill. No study has been made on this problem in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2.
An object of the present invention is to provide a ring rolling method capable of ring rolling into a desired shape while suppressing a temperature drop of a rolling material for ring rolling.

本発明者の検討によれば、圧延素材の温度低下を抑制する方法として、主ロールやマンドレルロールが接触する圧延素材表面とアキシャルロールが接触する圧延素材表面に保温効果や潤滑効果を有する被覆層を形成することが有効であることを知見した。また、その被覆層についても、主ロールやマンドレルロールが接触する面には圧延素材の回転が停止しないような被覆層を選択するのが良く、また、アキシャルロールと接触する面側には、圧下するアキシャルロールの負荷を低減可能な被覆層とすれば良いことを知見し、本発明に到達した。 According to the study of the present inventor, as a method of suppressing the temperature drop of the rolled material, a coating layer having a heat retaining effect and a lubricating effect on the surface of the rolled material in contact with the main roll or the mandrel roll and the surface of the rolled material in contact with the axial roll. It was found that it is effective to form. As for the coating layer, it is preferable to select a coating layer that does not stop the rotation of the rolled material on the surface in contact with the main roll or the mandrel roll, and the surface side in contact with the axial roll is reduced. We have found that a coating layer capable of reducing the load on the axial roll is sufficient, and have reached the present invention.

すなわち本発明は、少なくとも主ロールとマンドレルロールと一対のアキシャルロールとを有するリング圧延機を用いて、リング状の圧延素材の径を広げつつ、前記圧延素材の高さを押圧加工して、リング状の圧延素材を熱間圧延するリング圧延方法において、前記アキシャルロールと接触する面に熱間圧延の温度で軟化するガラス層が塗布または噴霧されてなる被覆層を有し、且つ、前記主ロールに接触する面とマンドレルロールに接触する面とに熱間圧延の温度で軟化しないスラリー状のセラミックス層が塗布または噴霧されてなる被覆層を有する圧延素材を用いてリング圧延を行うリング圧延方法である。
また、本発明では、前記ガラス層上にシート状のセラミックスファイバー製、または、ガラスファイバー製の断熱材で更に被覆しても良い。
That is, in the present invention, a ring rolling mill having at least a main roll, a mandrel roll, and a pair of axial rolls is used to increase the diameter of the ring-shaped rolled material and press the height of the rolled material to press the ring. In the ring rolling method of hot rolling a rolled material, the surface in contact with the axial roll has a coating layer formed by applying or spraying a glass layer that softens at the temperature of hot rolling , and the main roll. A ring rolling method in which ring rolling is performed using a rolling material having a coating layer formed by applying or spraying a slurry-like ceramic layer that does not soften at the temperature of hot rolling on the surface in contact with the mandrel roll and the surface in contact with the mandrel roll. is there.
Further, in the present invention, the glass layer may be further coated with a sheet-shaped ceramic fiber or a heat insulating material made of glass fiber .

本発明によれば、リング圧延用の圧延素材の温度低下を抑制しつつ、所望の形状にリング圧延することが可能である。 According to the present invention, it is possible to perform ring rolling into a desired shape while suppressing a temperature drop of a rolling material for ring rolling.

リング圧延を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating ring rolling. 本発明で用いる圧延素材と主ロール、マンドレルロール及びアキシャルロールとの関係を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the relationship between the rolling material used in this invention, a main roll, a mandrel roll and an axial roll. 本発明で用いる圧延素材の一例を示す片側断面模式図である。It is one side sectional schematic diagram which shows an example of the rolling material used in this invention.

上述したように、本発明の最大の特徴は、主ロールやマンドレルロールが接触する圧延素材表面とアキシャルロールが接触する圧延素材表面に保温効果や潤滑効果を有する被覆層を形成し、且つ、主ロールやマンドレルロールが接触する圧延素材表面に形成する被覆層とアキシャルロールが接触する圧延素材表面に形成する被覆層とを異なる被覆層としたことである。
圧延素材の表面において、リング圧延時に主ロールとマンドレルロールと一対のアキシャルロールとが接触する面は、ほぼ全表面となる。そのため、これら圧延素材の表面に被覆層を形成し、この被覆層が保温層として機能して、加熱炉から圧延素材を搬出し、リング圧延機に取り付けるまでの間、放冷されることによる温度低下や、リング圧延中にロールと直接接触することによる温度低下を抑制するものである。
As described above, the greatest feature of the present invention is that a coating layer having a heat retaining effect and a lubricating effect is formed on the surface of the rolled material in contact with the main roll or mandrel roll and the surface of the rolled material in contact with the axial roll, and the main feature is The coating layer formed on the surface of the rolled material in contact with the roll or mandrel roll and the coating layer formed on the surface of the rolled material in contact with the axial roll are different coating layers.
On the surface of the rolled material, the surface where the main roll, the mandrel roll, and the pair of axial rolls come into contact during ring rolling is almost the entire surface. Therefore, a coating layer is formed on the surface of these rolled materials, and this coating layer functions as a heat insulating layer to carry out the rolled material from the heating furnace and allow it to cool until it is attached to the ring rolling mill. It suppresses the temperature drop due to the drop and the direct contact with the roll during ring rolling.

具体的な一例を示すと、図2に示すように圧延素材1には被覆層(2,3A,3B)が形成されている。図2は本発明で用いる圧延素材1をリング圧延するときの模式図である。リング素材は、予めアキシャルロールと主ロールの接触面に沿った形状となるように加工されたものである。その形状は略6〜10角形の形状とし、圧延素材1のアキシャルロール13と接触する面 にガラス層からなる被覆層2を形成する。
図1や図2に示すように、圧延素材1の主ロール11やマンドレルロール12と接触する面に形成されるのは、セラミックス層からなる被覆層(3A,3B)である。セラミックス層からなる被覆層は、保温機能を高める他、セラミックス層からなる被覆層を有する圧延素材1は、熱間圧延の温度で軟化せず潤滑機能が低い、主ロール11やマンドレルロール12と圧延素材1とが滑りにくくなって、回転駆動する主ロールの駆動を圧延素材に確実に伝えることができる。そのため、リング圧延中の主ロール11やマンドレルロール12または圧延素材1の空回りを防止して、形状不良を発生させるリスクを低下させることができる。中でも被覆層(3A,3B)として特に、例えば、アルミナ、マイカを含有したものが耐熱性、空回り防止の観点からも有効である。また、前記の効果を得るためには被覆層の厚さを350〜900μmとすることが最適である。これは、350μmを未満の厚さになると前記効果が小さくなり、一方、900μmを超える厚さとなると被覆層が圧延時に剥がれ落ちやすくなるためである。
As a specific example, as shown in FIG. 2, a coating layer (2, 3A, 3B) is formed on the rolled material 1. FIG. 2 is a schematic view when the rolling material 1 used in the present invention is ring-rolled. The ring material is pre-processed so as to have a shape along the contact surface between the axial roll and the main roll. The shape is approximately 6 to 10 polygonal, and a coating layer 2 made of a glass layer is formed on the surface of the rolled material 1 in contact with the axial roll 13.
As shown in FIGS. 1 and 2, what is formed on the surface of the rolled material 1 in contact with the main roll 11 and the mandrel roll 12 is a coating layer (3A, 3B) made of a ceramic layer. The coating layer made of a ceramic layer enhances the heat retention function, and the rolling material 1 having a coating layer made of a ceramic layer is rolled with the main roll 11 and the mandrel roll 12 which do not soften at the temperature of hot rolling and have a low lubrication function. The material 1 is less likely to slip, and the drive of the main roll, which is driven to rotate, can be reliably transmitted to the rolled material. Therefore, it is possible to prevent the main roll 11, the mandrel roll 12, or the rolled material 1 from idling during ring rolling, and reduce the risk of causing shape defects. Among them, as the coating layer (3A, 3B), for example, one containing alumina and mica is effective from the viewpoint of heat resistance and prevention of idling. Further, in order to obtain the above effect, it is optimal that the thickness of the coating layer is 350 to 900 μm. This is because the effect is reduced when the thickness is less than 350 μm, while the coating layer is easily peeled off during rolling when the thickness is more than 900 μm.

また、本発明では圧延素材1のアキシャルロール13と接触する面にガラス層からなる被覆層2を形成する。ガラス層からなる被覆層は、保温機能を高める他、熱間の圧延温度で軟化やすいため潤滑機能が高く、アキシャルロール13と圧延素材1との滑りを良くする。上述した圧延素材と主ロール11やマンドレルロール12との関係とは異なり、アキシャルロールと圧延素材とが過度に滑りにくくなると、アキシャルロールが圧延素材の回転の抵抗となり主ロール11やマンドレルロール12または圧延素材の空回りを発生させ、その結果、形状不良を起こす場合がある。アキシャルロールは軸方向(厚さ方向)の形状を整え、軽圧下が可能であれば良く、回転する圧延素材に確実に追従回転する必要はない。
更に本発明では、図3に示すように前記のガラス層からなる被覆層2が、更に断熱材4で被覆されても良い。用いる断熱材としてはシート状のセラミックスファイバー製やガラスファイバー製のものを用いると良い。これらの断熱材による被覆の目的は主として2つある。第一の目的は、リング圧延温度に加熱した圧延素材をリング圧延機に設置する際の温度低下の防止である。被覆層はガラス層に対して厚みがおおよそ5〜20倍あるため熱伝導率が低く一層の温度低下の防止効果が得られる、第2の目的は、断熱材で被覆することによって、ガラス層の温度を高温に維持するものである。ガラス層を高温に維持することで、ガラス層が有する潤滑機能を十分に発揮させることができる。なお、断熱材4はリング圧延の初期に剥がれ落ちるようにアキシャルロールと接する面全体に配置して、断熱材4が剥がれ落ちた後は、高温に維持されたガラス層の潤滑機能により、リング圧延を継続すると良い。断熱材の被覆の方法としてはガラス層を再度塗布し、断熱材と接着させる。
なお、「セラミックス層」と「ガラス層」は、共に液状で圧延素材に被覆させるが、セラミックス層は、セラミックス粒子を含むスラリー状となっている。セラミックス層中のセラミックス粒子はリング圧延中に粉砕され、その粉砕されたセラミックス粒子の影響で潤滑性能を低くすることができるものと考えられる。
Further, in the present invention, the coating layer 2 made of a glass layer is formed on the surface of the rolled material 1 in contact with the axial roll 13. The coating layer made of a glass layer not only enhances the heat retention function, but also has a high lubrication function because it is easily softened by the hot rolling temperature, and improves the sliding between the axial roll 13 and the rolling material 1. Unlike the relationship between the rolled material and the main roll 11 or the mandrel roll 12 described above, when the axial roll and the rolled material become excessively slippery, the axial roll becomes a resistance to rotation of the rolled material and the main roll 11 or the mandrel roll 12 or The rolled material may run idle, resulting in poor shape. The axial roll may be shaped in the axial direction (thickness direction) and can be lightly reduced, and it is not necessary to reliably follow and rotate the rotating rolled material.
Further, in the present invention, as shown in FIG. 3, the coating layer 2 made of the glass layer may be further coated with the heat insulating material 4. As the heat insulating material to be used, it is preferable to use a sheet-shaped ceramic fiber or glass fiber. There are two main purposes for coating with these insulation materials. The first purpose is to prevent a temperature drop when the rolled material heated to the ring rolling temperature is installed in the ring rolling mill. Coating layer preventing effect of the temperature drop of one layer thermal conductivity is rather low because of approximately 5 to 20 times the thickness with respect to the glass layer is obtained, the second object, by coating with a heat insulating material, glass It keeps the temperature of the layer high. By maintaining the glass layer at a high temperature, the lubricating function of the glass layer can be fully exerted. The heat insulating material 4 is arranged on the entire surface in contact with the axial roll so as to be peeled off at the initial stage of ring rolling, and after the heat insulating material 4 is peeled off, the ring rolling is performed by the lubrication function of the glass layer maintained at a high temperature. It is good to continue. As a method of coating the heat insulating material, the glass layer is reapplied and adhered to the heat insulating material.
Incidentally, "Sera mix layer" and "glass layer" is to be coated on the rolled material together with a liquid, sera mix layer has a slurry comprising ceramic particles. It is considered that the ceramic particles in the ceramic layer are crushed during ring rolling, and the lubrication performance can be lowered due to the influence of the crushed ceramic particles.

本発明では、上述した被覆層を形成する形成方法として、圧延素材をリング圧延温度に加熱する前に被覆層を形成する。被覆の方法としては、塗布や噴霧等、公知の方法であればよい。なお、被覆するセラミックス層とガラス層の被覆の順番は特に限定しない。
被覆する際は80〜110℃に圧延素材を予熱してから行う。これは予熱することにより被覆した瞬間に被覆材の水分を飛ばし、均一な膜厚とすることが目的である。また、上記の断熱材を更に被覆する場合は、予め形状を整えた断熱材をガラス層上に被覆すると良い。
被覆層を形成した圧延素材は、リング圧延温度に加熱された加熱炉内に投入し、所定の温度まで加熱を行う。例えば、718合金などのNi基超耐熱合金であれば、その加熱温度は980〜1000℃で十分である。
In the present invention, as a forming method for forming the above-mentioned coating layer, the coating layer is formed before the rolled material is heated to the ring rolling temperature. The coating method may be any known method such as coating or spraying. The order of coating the ceramic layer and the glass layer to be coated is not particularly limited.
The coating is performed after preheating the rolled material to 80 to 110 ° C. The purpose of this is to remove the moisture of the coating material at the moment of coating by preheating to obtain a uniform film thickness. Further, when further coating the above-mentioned heat insulating material, it is preferable to cover the glass layer with a heat insulating material having a pre-shaped shape.
The rolled material on which the coating layer is formed is put into a heating furnace heated to the ring rolling temperature and heated to a predetermined temperature. For example, in the case of a Ni-based super heat-resistant alloy such as a 718 alloy, a heating temperature of 980 to 1000 ° C. is sufficient.

また、圧延素材がCrを含む合金であれば、前記の被覆層を形成するときに、予め圧延素材に酸化被膜を形成しておく予備酸化工程を適用すると被覆層と圧延素材との密着性が向上する。この予備酸化工程はCr酸化被膜が鍛造素材表層に連続して全面に形成されるように900℃〜1100℃の温度範囲で行うと良い。900℃未満では、圧延素材表面に均一なCr酸化被膜の生成が困難な場合が有る。一方、予備酸化工程の上限温度はリング圧延温度である。例えば718合金の場合、1000〜1040℃である。予備酸化工程の温度がリング圧延温度を超えると予備酸化処理において素材の結晶粒が粗大化するおそれがあるため好ましくない。また、処理時間は1〜10時間であれば十分である。 Further, if the rolled material is an alloy containing Cr, when the pre-oxidation step of forming an oxide film on the rolled material in advance is applied when forming the coating layer, the adhesion between the coating layer and the rolled material is improved. improves. This pre-oxidation step is preferably performed in a temperature range of 900 ° C. to 1100 ° C. so that the Cr oxide film is continuously formed on the entire surface layer of the forging material. Below 900 ° C., it may be difficult to form a uniform Cr oxide film on the surface of the rolled material. On the other hand, the upper limit temperature of the preliminary oxidation step is the ring rolling temperature. For example, in the case of 718 alloy, it is 1000 to 1040 ° C. If the temperature of the pre-oxidation step exceeds the ring rolling temperature, the crystal grains of the material may become coarse in the pre-oxidation treatment, which is not preferable. Further, a processing time of 1 to 10 hours is sufficient.

ところで、例えば、外径が1000mm以上で重量が300kg以上の大型の難加工性の合金を圧延素材としてリング圧延を行う場合には、その圧延素材の温度低下を少しでも抑制する必要がある。温度低下の要因としては、加熱炉から圧延素材を搬出し、リング圧延機に取り付けるまでの間、放冷されることによる温度低下や、リング圧延中にロールと直接接触することによる温度低下が挙げられる。このうち、特に圧延素材の温度低下が著しいのは、加熱炉から圧延素材を搬出し、リング圧延機に取り付けるまでの間である。
被覆層が形成された圧延素材は、その被覆層が圧延素材の温度低下を防止する保温効果を有するため、最も温度低下が激しい、加熱炉から圧延素材を搬出しリング圧延機に取り付けるまでの間の温度低下を抑制することができる。また、リング圧延中の圧延素材とロールとが直接接触することも防止できるため、リング圧延中の圧延素材の温度低下も抑制することができる。例えば、被覆層を形成しない場合は、百数十度の温度低下が生じる場合がある。これに対して、被覆層を設けておくとおおよそ70℃以下の温度低下とすることができ、更に断熱材を用いると50℃以内の温度低下とすることが可能である。
By the way, for example, when ring rolling is performed using a large, difficult-to-process alloy having an outer diameter of 1000 mm or more and a weight of 300 kg or more as a rolling material, it is necessary to suppress a temperature drop of the rolled material as much as possible. The causes of the temperature decrease include the temperature decrease due to the rolling material being carried out from the heating furnace and being allowed to cool until it is attached to the ring rolling mill, and the temperature decrease due to direct contact with the roll during ring rolling. Be done. Of these, the temperature drop of the rolled material is particularly remarkable until the rolled material is taken out from the heating furnace and attached to the ring rolling mill.
The rolled material on which the coating layer is formed has a heat-retaining effect that prevents the temperature of the rolling material from dropping. Therefore, the temperature of the rolled material drops most severely until the rolled material is carried out from the heating furnace and attached to the ring rolling mill. It is possible to suppress the temperature drop of. Further, since it is possible to prevent the rolled material during ring rolling from coming into direct contact with the roll, it is possible to suppress a decrease in temperature of the rolled material during ring rolling. For example, if the coating layer is not formed, the temperature may drop by a hundred and several tens of degrees. On the other hand, if a coating layer is provided, the temperature can be lowered to about 70 ° C. or less, and if a heat insulating material is used, the temperature can be lowered to 50 ° C. or less.

上述した圧延素材をリング圧延機(リングミル)に取り付ける。その際使用するリング圧延機としては、例えば、図1に示すように、少なくとも主ロール11とマンドレルロール12とからなる一対の圧延ロールと、少なくとも一対のアキシャルロール13とを有する構成のものを用いることができる。なお、リング圧延機には、ガイドロール(抱きロール)、定寸ロールが設けられていても良い。
図1に示すリング圧延機においては、所定の回転速度で回転可能な主ロール11と軸周りに従動回転できるマンドレルロール12とが、圧延素材1の径方向外周面と内周面とに対向配置され、また、このリング圧延機は、圧延素材1の高さ方向の上面および下面に対向配置された2つのアキシャルロール13を備えている。リング圧延中の圧延素材1の芯ずれを低減するために、主ロール11の両脇に従動回転できるガイドロールを配置し、且つ圧延素材1の外周部を支持しながらリング圧延すると、より安定したリング圧延が可能となる。
The above-mentioned rolling material is attached to a ring rolling mill (ring mill). As the ring rolling mill used at that time, for example, as shown in FIG. 1, a ring rolling mill having at least a pair of rolling rolls including a main roll 11 and a mandrel roll 12 and at least a pair of axial rolls 13 is used. be able to. The ring rolling mill may be provided with a guide roll (holding roll) and a fixed size roll.
In the ring rolling mill shown in FIG. 1, a main roll 11 capable of rotating at a predetermined rotation speed and a mandrel roll 12 capable of driven rotation around an axis are arranged to face the radial outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rolling material 1. Further, this ring rolling mill is provided with two axial rolls 13 arranged to face each other on the upper surface and the lower surface of the rolling material 1 in the height direction. In order to reduce the misalignment of the rolled material 1 during ring rolling, it is more stable when a guide roll capable of driven rotation is arranged on both sides of the main roll 11 and the ring is rolled while supporting the outer peripheral portion of the rolled material 1. Ring rolling is possible.

主ロール11は、リング圧延中、圧延素材11の外周面に接触させた状態で駆動することによって、圧延素材11を回転させるものとなっている。マンドレルロール12は、軸周りに自由に回転できる構造であり、且つ主ロール22の回転軸と略平行に配置されている。
リング圧延は、マンドレルロール12の外周面を圧延素材1の内周面に接触させた状態で行われる。リング圧延中に、主ロール11とマンドレルロール12との間におけるロール間距離を徐々に狭めることによって、圧延素材1の径方向内周面および外周面間の部分が肉厚方向に圧下される。これにより、圧延素材1の径を広げることができる。
上下に配置された一対のアキシャルロール13は、おおよそ20〜45°の頂角を有する円錐形状または円錐台形状に形成されており、さらに、一対のアキシャルロール13は、圧延素材1を高さ方向に押圧加工して高さ方向の寸法を調整するため、それぞれ圧延素材1の略中心に先端を向けるように配置されている。なお、リング圧延中において、一対のアキシャルロール13は、圧延素材1の回転数に合わせて駆動回転するものになっているが、従動回転するものになっていてもよい。
The main roll 11 rotates the rolled material 11 by driving the rolled material 11 in contact with the outer peripheral surface of the rolled material 11 during ring rolling. The mandrel roll 12 has a structure that can freely rotate around an axis, and is arranged substantially parallel to the rotation axis of the main roll 22.
The ring rolling is performed in a state where the outer peripheral surface of the mandrel roll 12 is in contact with the inner peripheral surface of the rolling material 1. By gradually narrowing the distance between the rolls between the main roll 11 and the mandrel roll 12 during ring rolling, the portion between the radial inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rolled material 1 is reduced in the wall thickness direction. As a result, the diameter of the rolled material 1 can be increased.
The pair of axial rolls 13 arranged one above the other are formed in a conical shape or a truncated cone shape having an apex angle of approximately 20 to 45 °, and further, the pair of axial rolls 13 make the rolled material 1 in the height direction. In order to adjust the dimensions in the height direction by pressing the rolled material 1, the tips are arranged so as to face substantially the center of the rolled material 1. During ring rolling, the pair of axial rolls 13 are driven and rotated according to the rotation speed of the rolling material 1, but may be driven to rotate.

リング圧延の手順としては、所定の温度に加熱した圧延素材1の内径穴にマンドレルロール12を通しておき、主ロール11とマンドレルロール12との間隔が徐々に狭まるように、マンドレルロール12を径方向外方に徐々に移動させて、両者の距離が圧延素材1の初期状態の肉厚と一致した状態になると、主ロール11の表面と圧延素材1の外周面との摩擦によって圧延素材1に回転が付与されることとなる。このとき、マンドレルロール12は、圧延素材1の回転に追従するように従動回転する。
その後、マンドレルロール12を径方向外方(外周側)に徐々に移動させることによって、主ロール11とマンドレルロール12との間隔が徐々に狭まって、圧延素材1が肉厚方向に圧下され、圧延素材1の周方向に沿って連続的に塑性変形が与えられることになる。
以上、説明する本発明のリング圧延方法によれば、リング圧延用の圧延素材の温度低下を抑制しつつ、所望の形状に安定的にリング圧延することが可能となる。
As a ring rolling procedure, the mandrel roll 12 is passed through the inner diameter hole of the rolled material 1 heated to a predetermined temperature, and the mandrel roll 12 is moved out of the radial direction so that the distance between the main roll 11 and the mandrel roll 12 is gradually narrowed. When the distance between the two is equal to the initial wall thickness of the rolled material 1, the rolling material 1 rotates due to friction between the surface of the main roll 11 and the outer peripheral surface of the rolled material 1. It will be granted. At this time, the mandrel roll 12 is driven to rotate so as to follow the rotation of the rolled material 1.
After that, by gradually moving the mandrel roll 12 outward (outer peripheral side) in the radial direction, the distance between the main roll 11 and the mandrel roll 12 is gradually narrowed, and the rolled material 1 is reduced in the wall thickness direction and rolled. Plastic deformation is continuously applied along the circumferential direction of the material 1.
According to the ring rolling method of the present invention described above, it is possible to stably ring roll into a desired shape while suppressing a temperature drop of the rolling material for ring rolling.

1 圧延素材
2 被覆層(ガラス層)
3A,3B 被覆層(セラミックス層)
4 断熱材
11 主ロール
12 マンドレルロール
13 アキシャルロール

1 Rolled material 2 Coating layer (glass layer)
3A, 3B coating layer (ceramic layer)
4 Insulation material 11 Main roll 12 Mandrel roll 13 Axial roll

Claims (2)

少なくとも主ロールとマンドレルロールと一対のアキシャルロールとを有するリング圧延機を用いて、リング状の圧延素材の径を広げつつ、前記圧延素材の高さを押圧加工して、リング状の圧延素材を熱間圧延するリング圧延方法において、
前記アキシャルロールと接触する面に熱間圧延の温度で軟化するガラス層が塗布または噴霧されてなる被覆層を有し、且つ、前記主ロールに接触する面とマンドレルロールに接触する面とに熱間圧延の温度で軟化しないスラリー状のセラミックス層が塗布または噴霧されてなる被覆層を有する圧延素材を用いてリング圧延を行うことを特徴とするリング圧延方法。
Using a ring rolling mill having at least a main roll, a mandrel roll, and a pair of axial rolls, the diameter of the ring-shaped rolled material is increased, and the height of the rolled material is pressed to obtain a ring-shaped rolled material. In the ring rolling method of hot rolling,
The glass layer which softens at a temperature of hot rolling to the surface in contact with the axial roll has a coating layer formed by coating or spraying, and heat to the surface which contacts the surface and the mandrel roll in contact with the main roll A ring rolling method characterized by performing ring rolling using a rolling material having a coating layer formed by applying or spraying a slurry-like ceramic layer that does not soften at the temperature of inter-rolling .
前記ガラス層がシート状のセラミックスファイバー製、または、ガラスファイバー製の断熱材で更に被覆されていることを特徴とする請求項1に記載のリング圧延方法。 The ring rolling method according to claim 1, wherein the glass layer is further covered with a sheet-shaped ceramic fiber or a heat insulating material made of glass fiber .
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